ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Принципы работы поршневых и комбинированных двигателей Н. И. Костыгов из "Двигатели внутреннего сгорания Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей " По общепринятой терминологии под двигателями внутреннего сгорания понимают поршневые двигатели, иотвры были первыми тепловыми машинами с внутренним сгоранием. [c.8] НИЯ с помощью компрессора 13, установленного на одном валу с рабочим колесом газовой турбины 12. Продукты сгорания через направляющий аппарат И поступают на лопатки рабочего колеса турбины 12. [c.9] Газовые турбины, имеющие рабочие органы в виде лопаток специального профиля, расположенных на диске и образующих вместе с последним вращающееся рабочее колесо, могут работать с высокой частотой вращения. Применение в турбине нескольких последовательно расположенных рядов лопаток (многоступенчатые турбины) позволяет более полно использовать энергию горячих газов. Однако газовые турбины пока уступают по экономичности поршневым двигателям внутреннего сгорания, особенно при работе с неполной нагрузкой, и, кроме того, отличаются большой теплонапряженностью лопаток рабочего колеса, обусловленной их непрерывной работой в среде газов с высокой температурой. При снижении температуры газов, поступающих в турбину, для повышения надежности лопаток уменьшается мощность и ухудшается экономичность турбины. Газовые турбины широко используются в качестве вспомогательных агрегатов в поршневых и реактивных двигателях, а также как самостоятельные силовые установки. Применение жаростойких материалов и охлаждения лопаток, усовершенствование термодинамических схем газовых турбин позволяют улучшить их показатели и расширить область Использования. [c.9] В жидкостных реактивных двигателях (рис. 1, в) жидкое топливо и окислитель тем или иным способом (например, насосами 16) подаются под давлением из баков 14 тл 15 ъ камеру сгорания 10. Продукты сгорания расширяются в сопле 17 и вытекают в окружающую среду с большой скоростью. Истечение газов из сопла является причиной возникновения реактивной силы (силы тяги) двигателя. [c.9] Особенностью реактивных двигателей следует считать то, что сила тяги их почти не зависит от скорости движения реактивной установки, а мощность ее возрастает с увеличением скорости поступления в двигатель воздуха, т. е. с повышением скорости движения. Это свойство используют при применении турбореактивных двигателей в авиации. Основной недостаток реактивных двигателей — относительно низкая экономичность и сравнительно небольшой срок службы. [c.9] Комбинированными двигателями внутреннего сгорания называются двигатели, состоящие из поршневой части и нескольких компрессионных и расширительных машин (или устройств), а также устройств для подвода и отвода теплоты, объединенных между собой общим рабочим телом. В качестве поршневой части комбинированного двигателя используется поршневой двигатель внутреннего сгорания. [c.9] Поршневой двигатель в качестве поршневой части и газовая турбина в качестве расширительной машины в составе комбинированного двигателя удачно дополняют друг друга в первом наиболее эффективно в механическую работу преобразуется тепловая энергия малых объемов газа при высоком давлении, а во второй наилучшим образом используется тепловая энергия больших объемов газа при низком давлении. [c.10] Комбинированный двигатель, одна из широко распространенных схем которого показана на рис. 2, состоит из поршневой части 1, в качестве которой используется поршневой двигатель внутреннего сгорания, газовой турбины 2 и компрессора 3. Выпускные газы из поршневого двигателя, имеющие еще высокие температуру и давление, отдают свою энергию лопаткам рабочего колеса газовой турбины, приводящей в действие компрессор. Компрессор засасывает воздух из атмосферы и под определенным давлением нагнетает его в цилиндры поршневого двигателя. Увеличение наполнения цилиндров двигателя воздухом путем повышения давления на впуске называют наддувом. При наддуве плотность воздуха повышается и, следовательно, увеличивается свежий заряд, заполняющий цилиндр при впуске, по сравне-нению с зарядом воздуха в том же двигателе без наддува. [c.10] Для тогр чтобы топливо, вводимое в цилиндр, сгорело, требуется определенное количество воздуха (для полного сгорания 1 кг жидкого топлива теоретически необходимо около 15 кг воздуха). Поэтому чем больше воздуха поступит в цилиндр, тем больше топлива можно сжечь в нем, т. е. получить большую мощность. [c.10] Наиболее экономичными являются поршневые и комбинированные двигатели внутреннего сгорания, получившие вследствие этого широкое применение в транспортной и стационарной энергетике. Они имеют достаточно большой срок службы, сравнительно небольшие габаритные размеры и массу. Основным недостатком этих двигателей следует считать возвратно-поступательное движение поршня, связанное с наличием кривошипно-шатунного механизма, усложняющего конструкцию и ограничивающего возможность повышения частоты вращения, особенно при значительных размерах двигателя. [c.10] Первый промышленный двигатель внутреннего сгорания был построен во Франции в 1860 г. Ленуаром. Это был двухтактный двигатель с золотниковым газораспределением, работавший на светильном газе с воспламенением от электрической искры. В 1876 г. немецкий инженер Отто создал четырехтактный газовый двигатель, который расходовал газа в 2 раза меньше, чем двигатель Ленуара. Благодаря этому двигатель получил широкое распространение в промышленности. В двигателях использовались различные газы светильный, генераторный, доменный, природные и попутные, нефтяные. [c.11] В России производство газовых двигателей началось в 1908 г. сначала на Коломенском, а затем и на других заводах. [c.11] Нобеля (ныне Русский дизель ) в 1893 г. получил высшую награду на Всемирной выставке в Чикаго, В 1899 г. тот же завод выпустил первый промышленный четырехтактный двигатель с воспламенением от жatия, который в отличие от двигателя, построенного Р. Дизелем (1897 г.), работал не на керосине, а на сырой нефти. Двигатель расходовал топлива всего 0,3 кг/(кВт-ч), что было почти на 30 % меньше расхода топлива керосиновыми двигателями, и отличался оригинальностью конструкции. Только с переходом на сырую нефть двигатель с воспламенением от сжатия (дизель) получил признание как наиболее экономичный двигатель, что обусловило широкое его распространение во всех странах мира. [c.11] Развитие отечественного двигателестроения сопровождалось разработкой вопросов теории рабочего процесса и конструкции двигателей. Уже в 1906 г. В. И. Гриневецкий предложил метод теплового расчета рабочего цикла, положенный в основу современной теории процессов двигателей внутреннего сгорания, развитой в дальнейшем Н. Р. Брилингом, Е. К. Мазингом, Б. С. Стечкиным и др. [c.12] Теоретические основы рабочих процессов комбинированных двигателей и первые их конструктивные схемы были разработаны В. И. Гриневецким (1906 г.) и А. Н. Шелестом (1912 г.). [c.12] Особенно быстро отечественное двигателестроение стало развиваться после Великой Октябрьской социалистической революции. За годы первых пятилеток в стране было организовано производство двигателей для различных областей народного хозяйства автомобилестроения, тракторостроения, авиации, морского и речного флота, железнодорожного транспорта, строительного и дорожного машиностроения и т. п. С 1928 по 1941 г. заводами был освоен выпуск 14 новых типов дизелей многих модификаций. Среди этих дизелей были судовые дизели мощностью 1470 и 3100 кВт и др. [c.12] Были созданы специальные научно-исследовательские институты и конструкторские организации на заводах, в которых широким фронтом развернулись конструкторские и исследовательские работы по созданию новых образцов двигателей внутреннего сгорания, в том числе и комбинированных. Широкую известность получили комбинированные двигатели внутреннего сгорания конструкции В. Я. Климова, В. А. Константинова, А. А. Ми-кулина, А. Д. Чаромского, А. Д. Швецова, В. М. Яковлева и др. [c.12] После 1945 г. были созданы поршневые и комбинированные двигатели внутреннего сгорания различных типов. Можно отметить разработанные в последние годы семейства тракторных дизелей с воздушным и водяным охлаждением, а также автомобильных дизелей с водяным охлаждением, тепловозные дизели с газотурбинным наддувом мощностью 890—4450 кВт, двигатели для быстроходных судов мощностью 890—2225 кВт и многие другие. [c.12] Вернуться к основной статье